充气钻井工艺技术研究

论文摘要

现阶段的研究显示充气钻井是欠平衡钻井中较经济实用的一种方法,它可降低钻井流体漏失引起地层伤害,并且大大消除了“压持效应”,能大幅度提高机械钻速。通过对充气钻井水力计算、充气钻井液体系、充气钻井实施方案及充气钻井完井方案等的研究,建立模型和设计软件。借助于模型和软件,我们可以得到压降计算多相管流的基本方程、充气钻井液携屑能力、充气钻井液密度及充气钻井液返速等基本数据。从而进一步得出在充气钻井过程中需要选择的设备和最优方案。总结出以下结论:气液比越高,液柱压力降低越多,相同井深当量密度越低,充气钻井提高钻速越明显;充气可实现水基钻井液在孔隙压力系数0.7~1.15的地层实现欠平衡钻井;充气钻井实施方案切实可行,充气钻井和常规钻井转换方便,能满足现场施工要求;应用井底压力测试接头对井底液柱实际压力进行测量,并与软件计算进行对比,软件计算结果与实测数据相差小于3%,能满足现场要求。应用软件所进行的计算分析与现场试验结果符合得很好,表明该软件对充气钻井具有指导作用;络合铝复合离子充气钻井液体系,井眼稳定,携屑性能好,脱气正常,能满足充气钻井施工需要;充气钻井液携屑能力比常规钻井液携屑能力强,为提高钻进速度可适当减少液体排量;由于充气钻井携屑能力好,减少重复破碎,而且钻速提高,可提高单只钻头进尺。本论文重点依据大庆油田的现场实际数据对建立的模型进行修正,得出一套符合钻井实际的新的模型,并且在新模型的基础上编制软件,方便现场施工需要。这些研究对充气钻井是个很大的发展,具有重要的理论意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 充气钻井液性能评价
• 1.1 充气钻井液抑制性评价实验
• 1.2 充气钻井液老化前后室内流变性能评价
• 1.3 充气钻井液润滑性评价实验
• 1.4 充气钻井液抗高温研究
• 1.5 充气钻井液高温高压PVT 特性研究
• 1.6 充气钻井液高温高压下脱气实验研究
• 第二章 充气钻井水力计算模型、软件和计算分析
• 2.1 充气钻井水力计算模型
• 2.1.1 物理模型
• 2.1.2 流态判别
• 2.1.3 压降计算多相管流的基本方程
• 2.1.4 充气钻井液携屑能力
• 2.2 充气钻井水力计算软件
• 2.2.1 软件功能
• 2.2.2 软件的程序流程
• 2.2.3 软件输入界面
• 2.2.4 软件输出界面
• 2.3 充气钻井的计算分析
• 2.3.1 充气钻井液密度计算分析
• 2.3.2 充气钻井的携屑计算分析
• 2.3.3 充气钻井井深和液柱压力的关系
• 2.3.4 充气钻井液返速和岩屑返速随井深的变化
• 2.3.5 充气钻井井眼稳定计算分析
• 第三章 充气钻井实施方案
• 3.1 充气钻井设备配套方案
• 3.1.1 充气钻井设备
• 3.1.2 充气钻井工艺流程设计
• 3.1.3 充气欠平衡钻井井场布置设计
• 3.1.4 充气钻井注入管汇
• 3.2 充气欠平衡钻井井底压力控制
• 3.2.1 井底压力关系
• 3.2.2 充气钻井液液体流量和气体流量确定方法
• 3.2.3 井底压力的控制
• 3.3 充气钻井施工过程方案
• 3.3.1 施工准备
• 3.3.2 施工步骤
• 3.3.3 充气钻井施工中可能出现的问题及对策
• 3.4 充气欠平衡钻井完井方案
• 3.4.1 充气欠平衡完井方法概述
• 3.4.2 充气欠平衡完井方法的确定
• 第四章 充气钻井现场试验
• 4.1 现场试验概述
• 4.1.1 试验井地质情况
• 4.1.2 试验井的井身结构
• 4.2 不同气液比的循环试验
• 4.2.1 不同液体排量循环试验
• 4.2.2 不同气体排量循环试验
• 4.3 充气钻井钻进速度试验
• 4.3.1 升深2-17 井充气钻井钻进速度试验
• 4.3.2 徐深21 井充气钻井速度试验
• 4.3.3 气液比与提高机械钻速的关系
• 4.4 充气欠平衡钻进试验
• 4.5 充气量对井底压力和当量密度的影响
• 4.6 软件计算和实测数据对比
• 4.7 充气钻井液试验总结
• 4.7.1 现场应用概况
• 4.7.2 钻井液性能
• 4.7.3 井漏原因及现场处理
• 4.7.4 钻井液起泡及解决
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要